真空解吸变压吸附制氧机适于大规模的氧气生产。通常的产量规模在 200-5000Nm但也存在小型的制氧机
制氧机,如APCI公司专门应用于水产养殖的制氧机。常压解吸变压吸附制氧机一般用于产量在500Nm以下的小规模氧气产量的生产。
真空变压吸附制氧机的应用:富氧燃烧工艺除了最初用于玻璃熔化工业外,还有电炉炼钢,铝熔化,铜冶炼,纸浆漂白,石油裂解,燃煤蒸汽锅炉,化工脱硫回收,硫酸盐纤维素(牛皮纸纤维素)的生产,工业污水处理等等。
1.污水处理过程;
工业污水和民用废水的生物处理用来降低可溶性有机化合物的含量。主要有两种处理类型:需氧型处理、厌氧型处理。需氧型废水处理是天然的生物降解和纯化过程,在此过程中,在富氧环境繁殖旺盛的细菌持续分解和消化废水中的有机物。在需氧型处理系统中,氧气含量水平必须维持。这常常是通过鼓风完成,然而提供所需氧气要比传统的鼓风系统在氧气传送流量和有机物的降解速度方面要高出很多。也有报道提出有氧处理能够预防并降低臭味,水面泡沫,悬浮物和易挥发有机物以及提高淤泥沉淀和脱水能力。在天然水中溶解氧缺乏将会导致严重的后果,如果自然界的水遭到化学或生物药剂污染,氧气可能被吸收消耗很多,水中的溶解氧可能跌至零水平。在这种情形下会导致更多的水生生物死亡,则会发生臭味弥漫,废水排放可能超出允许水平。解决的办法之一是使用混合喷射器装置直接引入氧气到水中,用于氧气发生源的PSA氧气机和通氧装置可以放置在水边或驳船上。这类系统已在泰晤士河的污水整治工程中得到了应用。
2.富氧燃烧领域的应用;
当燃料燃烧时,空气中氧气和氢气、碳发生反应生成水和二氧化碳并产生大量热。空气中含有78%的氮气,空气中的惰性氮气会冲淡参与化学反应的氧的浓度并会带走在燃烧过程中放出的一些热量。增加燃烧空气中的氧气含量能够减少热量损失并提高加热系统的效率。大多数工业炉所使用氧气或富氧空气是通过使用液氧或真空变压吸附制氧提供氧气。也有一些燃烧系统在主燃烧头几乎使用100%的氧气,而其余采用混氧空气。还有的系统结合标准燃烧炉使用辅助的氧气燃料,并在不同的燃烧阶段改变氧气浓度。国外也已出现了膜分离制氧装置用于富氧燃烧,而国内的卷式膜/平板膜还难于满足大规模富氧装置的需要。
3.电炉炼钢;
电炉炼钢通常消耗很多氧量。一个现代化的钢厂可能使用的氧气量每天达数百吨,使用氧气燃烧工艺可提高生产效率,氧气喷枪鼓入氧气到金属培化池可除去其中不纯杂质,将炉料中的磷、硫、硅等氧化生成炉渣。
4.金属铝熔炼;
美国空气制品公司已开发出一种新颖的空气-氧-天然气熔炼工艺。结合富氧燃烧可提高传统的金属铝熔炼炉的生产效率,尤其适合铝材铸件的生产加工。富氧燃烧新工艺可提髙熔炼炉30%的生产效率,降低40%的天然气耗量。富氧空气的氧气含量为35%到50%可使熔炼炉达到最佳的热能效率,而且现场结果显示新的富氧熔炼工艺能够达到0.147kg 二氧化氮/吨铝的排放标准,同时满足最小的一氧化碳排放量要求。富氧炉燃烧工艺的氧气由真空变压吸附装置生产,产品氧储存的方法值得我们借鉴。它采用内部充满分子筛吸附剂的容器用于储存在炼炉低用氧时段多余的氧气,随后在溶炼炉峰值用氧时段释放出来满足工艺需要,从而降低了氧气生产费用。分子筛气体储存技术显示所储存的气体氧容量比同样体积尺寸的容器的储存容量在相同压力下要髙出2.5倍。顺带提及的是,吸附剂气体储存技术在国内的相关技术及应用报道较少。为了减少储存容器制造成本以及运输费用,国外采用吸附剂气体储存技术在天然气、二氧化碳、甲烷等储存领域已得到大量应用。5.炼油厂;
炼油厂使用氧气可增加催化裂解装置和硫磺回收装置的加工能力,这两种装置都在高温下操作,本质上都是为了将原油提炼成汽油。